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“梯級混凝+生物活性炭”工藝處理棉桿高得率制漿造紙廢水

時間:1970-01-01  作者:秩名

論文導讀:采用二次混凝技術和生物活性炭聯合工藝處理廢水進行了短工藝處理的嘗試。對梯級混凝段進出水COD、色度進行監測。進一步表明該棉桿造紙廠的出水中有機發色基團對COD貢獻率較高。梯級混凝,“梯級混凝+生物活性炭”工藝處理棉桿高得率制漿造紙廢水。
關鍵詞:棉桿造紙,梯級混凝,生物活性炭
 

以木材為原料的傳統制漿造紙工藝由于木材大量消耗,帶來資源短缺、生態破壞等一系列問題。人們開始改進造紙工藝,尋找替代型原料,棉稈作為一種新型造紙原料受到人們的廣泛關注。棉稈的纖維含量高,半化學機械漿得漿率約為60-70%,是生產高強度瓦楞原紙的理想原料。以棉桿為原料制漿造紙,不僅可以充分利用農業廢棄資源,而且可以節約大量木材資源,緩解造紙原料短缺問題。

然而,由于棉稈的特殊性,相比傳統造紙廢水,高得率棉稈造紙廢水排放量大,包含大量纖維素、果膠等物質,污染物質負荷更高,因此極難處理。研究優化處理效果好、經濟適用的廢水處理工藝,實現廢水的一定程度回用,是解決制漿造紙行業污染嚴重、用水量大問題的關鍵。本試驗在某棉桿漿生產瓦楞紙的企業,采用二次混凝技術和生物活性炭聯合工藝處理廢水進行了短工藝處理的嘗試。

1 水質指標及工藝流程

1.1 初沉池出水水質指標

表1 廢水水質

Table 1wastewater quality index

 

 

PH COD(mg/L) 色度(倍) SS(mg/L)
最大值 8.1 1300 1400 443
最小值 6.7 300 177 99
平均值 7.5 600 512 234

1.2 工藝流程

試驗工藝流程圖見圖1所示,為了便于比較,圖2給出了常規混凝試驗流程。

梯級混凝

圖1試驗工藝流程

Fig.1 Technological process

梯級混凝

圖2 常規混凝試驗流程

Fig. 2 Traditional coagulation process

圖1和圖2可以看出,梯級混凝與常規混凝的主要區別在于利用了絮凝污泥中過量的PAC與APAM。由于在實際運行當中,投加的藥劑量要多于理論量或者是部分藥劑未充分反應,所以在混凝過程中加入了回流的絮凝污泥,對污水進行預處理。一方面,利用回流的絮凝污泥中的有效成分與絮凝體兩者的網捕作用及新生污泥的吸附作用,分離部分污染物,達到“廢物”的再利用,起到預處理的作用;另一方面,PAC在反應過程中形成各種帶正電的羥基絡合離子[3],有較強的電中和作用,提高了絮凝劑的利用率。

生物活性炭(BAC)工藝是以粒狀活性炭為載體,通過富集或人工固定化微生物,在活性炭表面形成生物膜。在有充足的溶解氧的情況下,微生物以有機物為養料生存和繁殖[4]。生物活性炭法就是結合活性炭吸附與生物降解兩種作用去除污染物的水處理方法。

2 材料與方法

2.1 儀器和藥劑

DBJ-623 六聯電動攪拌器; PHS-25 酸度計;FA2004電子分析天平;721型可見分光光度計。GDS23B光電式渾濁度儀; 10孔冷卻槽;30mm比色皿;50ml比色管;D試劑和E試劑(5B-1F型COD快速測定儀專用藥劑);硫酸(分析純);鹽酸(分析純);氫氧化鈉(分析純);聚合氯化鋁( PAC)—配制成3%的溶液(按重量體積比W/V) ;陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)—配制成0.1%的溶液(按重量體積比W/V)。論文大全,梯級混凝。

2.2 監測方法

COD:蘭州連華環保科技發展有限公司生產的5B-1F型COD快速測定儀;

色度: 采用分光光度法[5]和稀釋倍數法;

SS:重量法(濾紙法)[6]。

3 結果與討論

3.1 梯級混凝段運行情況

系統穩定運行期間,對梯級混凝段進出水COD、色度進行監測,其隨進水COD的變化分別情況見圖3和圖4。

圖3 進水COD對梯級混凝段COD去除效果的影響

Fig.3effect of inlet COD on COD removal efficiency

由圖3可見,梯級混凝段一二級混凝COD去除率均隨進水COD的增大而緩慢降低,在進水COD從218到1349mg/L時,一級混凝COD去除率由35%將至25%,平均去除率為27.9%;二級混凝則由93%降至93%降為58%,平均去除率為62.4%比一級混凝平均提高約35%。由此可見,梯級混凝是在僅增加少量動力消耗的基礎進行了兩次混凝,提高了絮凝劑的利用率。

圖4 進水COD對梯級混凝段色度去除效果的影響

Fig.4effect of inlet COD on chromaticity removal efficiency

由圖4可知,一二級混凝對色度平均去除率分別為26.7%和67.8%,且去除率均隨進水COD的變化趨勢與COD相近,表明水中發色基團對COD的貢獻較大。混凝脫色是利用絮凝劑絮凝廢水中的成色物質沉淀而進行脫色,其作用機理可認為無機絮凝劑主要是依靠中和粒子上的電荷而凝聚,而有機絮凝劑則主要依靠架橋作用而使粒子沉降。回流的絮凝污泥中含有大量PAC形成的各種帶正電的羥基絡合離子,有較強的電中和作用,中和粒子上的電荷而凝聚沉淀。此外,PAC的晶形像是四面八方延伸的水草,枝杈多且分布密集,有很強的架橋作用,所以容易與廢水中的發色基團形成較大的絮凝體而沉降下來。所以二級反應器對色度去除率比較高。

3.2 BAC工藝運行情況

對穩定運行的BAC工藝進出水水質進行了多次監測,結果見下表2、圖5及圖6。BAC段水力停留時間為6h。

表2 活性炭階段試驗數據

Table 2 Water quality indexof inflow and effluent wastewater in BAC process

 

指標 進水 出水 去除率(%) 平均去除率(%)
COD(mg/L) 278① 101 63.7 58.0
284 99 65.1
254 117 53.9
268 125 53.4
226 98 56.6
193 86 55.4
chromaticity(times) 61 20 67.2 64.8
57 18 68.4
40 13 67.5
51 20 60.8
54 22 59.3
38 13 65.8

注:①表中每個進出水水質指標均為五日運行平均值

圖5 BAC工藝出水COD及COD去除率

Fig.5COD of inflow andeffluent and its removal efficiency in BAC process as time changed

由圖5可見,BAC系統穩定運行期間COD去除率穩定在55-64%,平均去除率為58%,且當進水COD在在197-378mg/L時,出水COD基本可保持低于100mg/L。

圖6 BAC工藝出水色度及色度去除率

Fig.6chromaticity of inflow and effluent and its removal efficiencyin BAC process as time changed

由圖6可見,進水負荷COD在290-514mg/L時,生物活性炭對廢水色度的去除率大約在70%。出水色度均低于20倍,表明廢水中含有難被生物活性炭吸附降解的發色有機物。當進水色度逐漸增加時,色度的去除率明顯增加,說明廢水中含有較多的有機物發色基團,并且這些有機物發色基團易被生物活性炭吸附降解。因為棉桿原料與草類原料及木材原料有很大的不同,它含有大量的果膠等物質,廢水粘度大,有色物質含量高,并含有木素及其衍生物成分。當污水經過生物活性炭后,生物活性炭利用其表面積的吸附和微生物的降解作用使水體中相當部分有機物得到去除,水體中膠狀物質含量減少,表面粘度下降。從而降低廢水的色度。

由圖5和圖6可以發現,廢水COD與色度去除率基本同步,進一步表明該棉桿造紙廠的出水中有機發色基團對COD貢獻率較高。

“梯級混凝和生物活性炭”組合工藝處理該廠棉稈造紙廢水簡便易于操作,COD和色度去除率較高,出水可完全滿足該廠回用做為洗漿水甚至抄紙用水的要求,為該廠實現廢水的零排放做出了新的嘗試。4 結論

⑴ 梯級混凝段二級混凝COD和色度去除率為62.4%和67.8%,而一級混凝則分別為27.9和26.7%,梯級混凝處理效果顯著優于一級混凝,梯級混凝是以少量增加動力消耗進行了兩次混凝,提高了絮凝劑的利用率。

⑵ 生物活性炭段利用活性炭自然掛膜,充分發揮BAC極強的吸附性能,使其能夠迅速地吸附水中的溶解性有機物,并結合生物膜的生物降解作用去除水中污染物,生物活性炭段對梯級混凝段出水COD和色度的去除率分別達到58%和64.8%,出水COD約100mg/L,色度低于20倍。論文大全,梯級混凝。論文大全,梯級混凝。

⑶梯級混凝和BAC工藝的廢水處理段,COD和色度去除率變化趨勢基本一致,具有同步去除的特點,表明用棉桿漿制造瓦楞紙的出水有機發色基團對COD貢獻率較高。論文大全,梯級混凝。論文大全,梯級混凝。

⑷ “梯級混凝和生物活性炭”組合工藝處理本色漿造紙廢水,對廢水COD和色度都由較好的去除效果。論文大全,梯級混凝。出水可滿足本色漿造紙用水的回用要求。


參考文獻
[1]馮建敏,鄧宇,微波輻射對麥草漿蒸煮黑液的作用研究[J].輻射研究與輻射學報,2005,23(5):270-273.EI:
[2]雷建民.全棉桿制文化用紙工藝的探索[J].紙和造紙,1996,(4):44
[3]高寶玉,岳欽艷,王占生,等.聚硅氯化鋁(PASC)混凝劑的混凝性能[J].環境科學,2000,21(2):46-49
[4]劉紅,梁晶,邵俊,等.造紙中段水的絮凝吸附處理[J].化學工程師,2006,20(6):13-16
[5]郜洪文.分光光度法測定工業廢水色度研究[J].環境工程,1993,11(5):44-47.
[6]國家環境保護總局科技標準司編著,污廢水處理設施運營管理[M].北京:北京出版社,2006
 

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